煙霧探測系統在不同氣流環境下的應用

煙霧探測系統在不同氣流環境下的應用
當涉及煙霧探測時,高氣流對設計工程商來說是非常棘手的挑戰,它會稀釋煙霧並影響煙霧在空間中的軌跡。儘管在日常生活和工作中我們很少注意到,但高氣流由於以下若干原因而常見於各種環境和樓宇系統中:
一、空氣流動較強的環境
風管系統--快速傳送空氣,以進行製冷,保持空氣品質
電腦機房/電信機房、資料中心-對電子設備進行冷卻
冷藏設施--濕度控制和冷風分配
半導體設施、實驗室、工業工廠--控制通過空氣傳播的污染物
風洞–-測試物體的氣動特性
而且,直通戶外的空間(如風力機機艙)或各種工作狀況(如隧道中運行的列車/車輛造成的活塞效應)也會造成高氣流狀況。
 
二、高氣流–為什麼獨具挑戰?
在火災事故中,高氣流會從兩個方面影響煙霧的形成,並直接影響煙霧探測系統的性能:
軌跡:在靜止空氣的條件下,煙霧通常會上升到天花板水準(取決於足夠的熱升力)。但氣流衝擊上升中的煙霧時,會導致煙霧的運動軌跡發生偏轉,迫使其沿著氣流方向運動,這樣只有少量或無煙霧(最壞情況)到達安裝有煙霧探測系統的天花板。
密度(濃度):面對高氣流環境,煙霧被進入的空氣和上升空氣夾帶率所稀釋。煙霧的稀釋量通常與進氣氣流成正比,嚴重時甚至無法觸發標準靈敏度的煙霧探測系統。
由高氣流影響的煙霧軌跡/密度
由高氣流影響的煙霧軌跡/密度
三、專門為高氣流環境設計
如上所述,高氣流狀況會影響煙霧探測系統的性能可靠性,由此可能導致回應延遲或無回應。因此,系統設計師在選擇特定技術、探測位置和靈敏度定時,必須非常瞭解空間的氣流模式,這一點至關重要。
 
(一) 資料通信中心
資料通信中心(伺服器機房)就是典型的高氣流區域,煙霧探測系統必須可靠工作。其必須在每小時10-100次換氣的氣流中工作,並且還會因為氣流阻塞、局部對流等形成複雜的氣流模式。此外,煙霧探測系統還必須可靠地探測出幾乎不會產生煙霧的燃燒。因此,為有效地探測此類區域的火災,應按照以下指南進行系統設計。
要探測被稀釋的煙霧,探測系統必須擁有較高的靈敏度,能夠對低度燃燒作出回應。專用於整個空間全部煙霧的探測系統(如吸氣式煙霧探測系統(ASD)),可以對分散煙霧具有更高的回應性,從而非常適用於高氣流環境。
考慮到煙霧隨氣流輸送,因此,巧妙沿氣流和回風口佈置探測點,可以提高捕捉到煙霧的機率,確保極早期火災預警。根據規範/標準的規定,探測點應充分覆蓋回風口,每個探測點的最小覆蓋面積為0.4m2 (4sqft)。
提高探測點的密度(減少探測點的間距),可避免中間煙霧通道(特別是按流線型流動的煙霧)並克服煙霧稀釋問題。VESDA系統並不受限於此。
 
(二) 風管
風管系統記憶體在風速達20 m/秒(4000 fpm)的極端氣流狀況。風管系統對冷熱氣流配送起著至關重要的作用,還會輸送煙霧、有毒氣體和火焰,危及生命安全,損毀建築物其他區域的財產。火災保護的首要目標一旦由專用的風管煙霧探測器探測到煙霧,立刻控制氣體移動,阻斷煙霧傳播。考慮到風管系統佈局複雜且有多種進氣佈置,因此,風管煙霧探測器的煙霧探測能力取決於是否正確應用了探測器。
探測器應認證,可用於在風管氣流速度、溫度和濕度的範圍內工作。
煙霧探測器應具備較高的靈敏度,能夠探測被稀釋的煙霧 - 在進氣口上方採樣可在最大程度上減少稀釋。
煙霧探測器的性能應免受風管裡的污染物(粉塵、化學物)影響。
應在風管內氣流充裕處進行探測–通常在隔柵和彎頭下游的3-10倍風管寬度處。
如果預測可能發生煙霧分層,那麼探測器應至少位於風管的上1/3位置。
請將探測器佈置在風機和篩檢上方,以免洗滌/滯留造成煙霧衰減。
在高氣流下使用ASD系統保護風管可帶來諸多益處,對被稀釋煙霧進行可靠探測,可遠離風管安裝,便於維護/檢修,免受風管中的極端溫度、凝結水和空氣傳播污染物的影響。
風管中的VESDA系統管道佈置
風管中的VESDA系統管道佈置
(三) 潔淨空間
因為潔淨空間需使用高氣流來控制空氣傳播的污染物,因此在此實現可靠和早期的火災探測頗具挑戰。由於回風口的風速超過10m/s,產生的任何煙霧都將從該區域快速驅散並淨化,幾乎沒有機會被探測到。Xtralis基於實際工況進行了大量電腦流體力學(CFD)建模和現場驗證,是採用VESDA系統在潔淨室(及附屬製造區、幹管回風豎井…等)應用的最佳實踐。

四、專案實蹟
中國北京地鐵月臺 、英國SunGard技術中心、澳大利亞Vocus通信公司…
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